CUMT-新型建筑材料与结构-1

2020/7/142中国矿业大学ChinaUniversityofMining&Technology建筑工程学院SchoolofArchitecture&CivilEngineering3建筑工程学院SchoolofArchitecture&CivilEngineering(SACE)新型建筑结构与材料混凝土材料性能与结构4十分高兴有机会交流各行各业的优秀人才，各有所长简历：学习、教学、科研难度：综合性、新颖性、紧迫性方式：相互交流，讲解和讨论主要内容：新型建筑材料（混凝土）+结构（实际两者密不可分）结构对材料的需求是材料发展的动力材料的的发展是结构发展的一个基础5昆虫学家法布尔：不管我们的照明灯能把光线投射到多远，照明圈外依然死死围挡着黑暗。我们四周都是未知事物的深渊黑洞，但我们应为此而感到心安理得，因为我们已经注定要做的事情，就是使微不足道的已知领域再扩大一点范围。我们都是求索之人，求知欲牵着我们的神魂，就让我们从一个点到另一个点地移动我们自己的提灯吧。随着一小片一小片的面目被认识清楚，人们最终也许能将整体画面的某个局部拼制起来。61.传统建筑材料简介2.21世纪的建筑特点及新型材料3.高层建筑与材料4.智能建筑物与智能化材料5.路面材料、道路铺筑与出行环境6.材料的进步与桥梁的发展7.耐久性8.地球环境、资源、能源与建筑材料9.新型金属材料10.新型混凝土材料11.尖端建筑技术与新型材料(土木工程未来）12.新型建筑结构（新型钢结构、空间结构）展望71传统建筑材料简介1.1天然石材天然岩石：石洞、金字塔、雅典帕提侬神庙、罗马古城、教堂、万里长城、三清阁建筑装饰面1.2粘土砖瓦秦砖汉瓦：墙体、清华学堂、烟囱1.3玻璃采光、结构材料和装饰材料，安全玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、强化玻璃、紫外线透过玻璃、热吸收（反射）玻璃、镀铜浮法玻璃，玻璃幕墙等结构玻璃，彩色玻璃等装饰1.4木材：门窗、地板、梁桥1.5钢材：桥梁、房屋、钢筋混凝土、钢管混凝土、钢骨混凝土81.6混凝土拉丁文Concretus（共同生长）：胶凝材料+骨料+水（有时不加水），住宅、办公楼、道路、铁路轨枕、飞机场跑道、地铁、水库大坝、海洋结构、地下结构等l无法从材料科学的角度处理对待。l结构十分复杂，多相l不是一种静止的，而是随着时间变化的材料l混凝土通常要使用之前，在工地或其附近才生产准备，生产条件、环境变化差异很大l同样原材料，北欧的实验结果和中国的实验结果，中国北京和徐州研究的材料性能不同1.7其他金属千万与人联系，英国作家EM福斯特9221世纪的建筑特点及新型材料2.121世纪影响建筑形态的社会因素2.1.1经济迅速发展，国民收入水平提高1978年改革开放以来，我国的经济体制经历了一场根本性的变革，由高度集中的计划经济体制逐步向社会主义市场经济体制过渡，取得了举世瞩目的伟大成就。据统计，按可比价格计算，1978年--1997年的20年间，我国国内生产总值平均年增长率为9．8％，人均国内生产总值平均年增长率为8．4％。人均收入和储蓄存款余额均有大幅度上升，城市、农村居民的人均收入提高了14--15倍，1997年人均存款余额（3762元）达到了1978年的172倍。这充分说明我国国民经济实力有了极大的提高，人们手中有余钱，生活安稳。10目前我国大多数人口已经解决了温饱问题。21世纪，我国的经济仍将继续以较快的速度增长，进入小康水平。人们在解决了最基本的温饱问题之后，改善居住条件，包括扩大住房面积，提高居住质量，宽敞、舒适的住房将是人们重点追求的目标。因此，住宅建设以及家居装修业将是21世纪基础设施建设的重点内容之一，同时也将促进房建材料和装饰、装修材料的快速发展。112.1.2城市化进程加快，城市人口比重增大城市化：指城市数量和城市人口增多、或农村地区向城市转化的现象，通常用从事各产业劳动者人数及城市人口比例来衡量。据统计，1952年，我国的城市人口7163万，到1997年城市人口已经增至3．7亿。特别是1978年改革开放以来，城市人口增加速度加快，从1980年至1997年，城市人口大约增加了一倍，平均每年增加3．7％。城市数量（包括县级市）1980年为223个，1990年增至467个，1997年增加至668个，18年期间增加了两倍。1997年我国城市人口占全国总人口比重已达到29．9％。根据发达国家的经验，一个国家当城市化指标超过30％时，其经济发展将产生一个飞跃，进入21世纪，我国经济的增长势头，势必带动城市化进程的进一步加快。12徐州地区：2010年、2020城市化进程的结果，使城市人口密度增大，城市中心区用地紧张，地价昂贵。同时现代社会人们追求个性和自由，以核心家庭为生活单位，家庭人口一般3--4人，占用大片的土地建造传统的院落式住宅难以实现。因此在城市，尤其是大城市将建造密集型多层、或高层集中住宅。由于人口居住密度大，楼层增高，高楼的纵向交通给居住者带来不便，居室的采光条件变差，市区内交通拥挤，噪音和空气污染严重等，使得市区内居住环境恶化。同时城市功能的强化，使得市区土地和房屋价格高涨，经济负担加重。长期以来我国曾以院落制度的住宅形式经营自己的生活，拥有独立的庭院、与大自然融为一体是人们的本能追求，因此将有一部分人逃离城市中心区域的繁杂，到郊区居住，通勤到市内上班。所以将出现城区内居住人数减少、郊区兴建专门住宅小区的趋势。132011年东部地区61％中部地区47％西部地区43％，总体城镇人口69079万51.27％，2002年50212万，39.09％，平均每年增加1.35%。未来社会在城市中心区域，将以连续型、多层、高层住宅为主要居住形式。而在郊区将出现多层、低层以及单户别墅型各种档次的专用住宅区。142.1.3第三产业人员增多，生活服务业迅速发展我国是一个传统的农业国，又是一个人口大国。长期以来依靠80％以上的农业人口，手工劳动解决全体国民的吃饭问题。随着科学技术的进步，农业机械化程度不断提高，从事农业、林业、渔业等第一产业的人数将大大减少，而从事服务行业，即第三产业的人数将会大幅度增加。与此同时，城乡居民的生活服务设施逐年增多，从1980年至1992年，生活服务设施平均每年以17．7％的速度增加，从1980年的29．1万个增至1992年的184．2万个。从业人员由133万人增至477．2万人，平均每年增长12．3％。这些数字表明，随着社会生产力水平的提高，人们将不仅满足于基本生活需求，还将追求丰富多彩的娱乐生活，希望生活更方便，利用闲暇时间使生活更丰富多彩，15例如观光、旅游、购物、美容理发、洗衣、托幼、日用品的修理、摄影、录像、去歌舞厅、增加外餐次数、去旅游地渡假等等。随着这些需求的增加，社会分工将进一步被细化，人们的观念和生活方式也将发生根本性的改变。将从传统的家庭、院落式的生活方式，转变为社会化、利用公共服务设施的现代生活方式。例如在饭店招待客人，在公共会堂等场所举行婚丧嫁娶仪式，雇佣清扫公司、搬家公司、家政服务等社会服务部门完成家庭成员自身不能完成的工作。将打破千百年依靠亲朋好友帮忙办事的传统文化，代之以支付费用、雇佣社会服务设施的生活方式。162.1.4交通运输业发达，出行更加方便近年来，我国交通运输事业迅速发展，主要体现在机动车数量大幅度增加和道路总里程、高速道路里程的增多。除此之外，公共交通、出租车等交通工具，铁路、地铁、火车站、港口、机场等交通基础设施的数量不断增加，各种交通手段日益发达，人们的出行变得更加方便。50年来我国的公路里程大约增加了9倍，铁路增加了1．5倍。运输能力大大提高。同时，我国从1987年开始修建高速道路，尽管我国高速道路的建设起步比德国、美国、日本等先进国家大约晚了50年，但是发展速度非常快，到1999年10月31日，以济南--泰安高速道路通车为标志，我国高速公路通车里程已经突破10000km。17京沪高速公路：一天时间交通运输业的发展，促进了人、物的流动，提高了工作效率，方便了人们的生活，给国民经济的发展注入了活力。我国将逐步跨入机动化的社会，汽车这一现代化的代步工具，将改变中国人传统的“日出而作，日落而息”的农业生产、生活方式，极大地扩大人们的活动空间，缩短物理空间的距离及移动时间。同时，小汽车的普及也将给人类住区环境带来很大的影响。目前以汽油为主要动力燃料，随着汽车数量的增多，尾气排放量增多，空气受到污染，大城市带来交通拥挤，停车场的增设将减少绿地面积，汽车排出的热量将加剧城市的“热岛”现象，噪音增大，交通事故增多等等。美国：汽车、离婚法律182.1.5通讯事业发达，信息化社会到来近10年来，我国的通讯事业发展迅速，电话加速进入千家万户。1985年我国城镇电话普及率为1．9部／百人，到1997年增加至18．2部／百人，大约是12年前的IO倍。新的世纪，人类将进入信息化社会。随着电子计算机和网络技术的普及，在远离大城市的偏远地区也能及时掌握最新的各种信息。部分人可以实现在宅勤务，或在离住宅很近的终端站工作。这样就可以减少每周的上班次数，节省通勤时间。电视的普及，网上购物，可以利用电视商场直销，用电话订购，送货上门。电话、传真机、计算机、移动通讯等通讯手段将更加发达，网络技术将更加实用化和普及。在城市中心地区，将设有大型网络中心和数据库，与高速路交通信息系统、医院医疗信息数据库、国际交流中心、城市交流信息中心等连接，并直接与住宅地、学校、商业办公区、工厂、工业园地、科研机构等联网，实现数据资源共享，并通过光导纤维干线网向地方城市传递，人们通过这些手段，不需跑路，即能获得大量信息。其生活方式、习惯也将发生变化。19数字化、信息化徐州、淮海，信息土木工程由于交通、通讯手段的发达，人们的居住位置和工作方式也将发生变化，随着私人小汽车的普及和公共交通的发达，人们的出行越来越方便。另一方面，城市中心地带楼层高，室内采光、通风条件不良，居住环境趋于恶化。因此许多人将选择远离市中心的郊外住宅，打破长期以来形成的城市职住一体的习惯，而选择职住分离，这样将在郊外出现专门的住宅小区。202.1.6国际化社会的到来随着我国经济建设的加快，近年来不断引进国外的先进生产技术和资金，产品的进出口贸易额逐年增长，大量人员到海外留学或工作，国外专家学者也频繁来我国讲学等等，各种形式的经济合作、学术交流等活动日益频繁。同时，越来越多的外国人士来华工作、居住或旅游观光。在上海、天津等城市已经出现了外国人集中居住的所谓“洋人村”，以外国人为主要销售对象的高级住宅的需求将增加。随着我国加入WTO，我国正在加入世界经济的大循环中去，国际化进程不断加快。从1990年起，我国接待的来华旅游的人数逐年增多。212.1.7传统的工作方式的变革，闲暇时间增多随着技术的进步，生产效率的提高，人们的工作时间在逐渐减少，相应地闲暇时间在增多。从1995年开始我国的大中型企业和学校已经实行了周休两日的制度。目前国外许多公司导入了弹性工作制，即每天规定上午10点--下午3点的中核工作时间，其他时间自行安排。1999年10月开始，我国又相应地调整、增加了国庆、“五一”节的休假日期，使得人们自由支配的时间明显增多。随着经济的富裕，人们的生活观念和方式也将发生变化，在业余时间里，更多的人将追求走出家门，进行郊游、体育、娱乐等社会活动。因此，游乐场、体育场馆、高尔夫球场、滑冰场、歌舞厅等体育、文化、娱乐设施和旅馆、饭店等旅游设施，以及交通设施的需求量将增多。222.1.8住房作为商品走向市场经济的轨道长期以来，我国住房制度带有很浓厚的福利性、供给性和非商品性。国家财政每年拿出巨额资金投资房屋建设，建造大量公房，按照职称、工龄、年龄、人口等因素分配给职工居住，使房屋脱离了商品范畴。这种住房分配制度所带来的后果，其一是由于建房资金不足造成总体住房紧张；其二是居住方式为“职住一体化”，即家属住宅多数配置在单位的周边；其三是企业、事业单位的职能复杂，不仅要办好企